• 検索結果がありません。

Number of Mitochondrial Genomes in Yeast CellEstimated According to a Simple Model

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

シェア "Number of Mitochondrial Genomes in Yeast CellEstimated According to a Simple Model"

Copied!
5
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)

奈良教育大学学術リポジトリNEAR

Number of Mitochondrial Genomes in Yeast Cell Estimated According to a Simple Model

著者 SUDA Kohta, NISHINO Toru, TAKANO Akira, UCHIDA Akira

journal or

publication title

奈良教育大学紀要. 自然科学

volume 41

number 2

page range 1‑4

year 1992‑11‑25

URL http://hdl.handle.net/10105/1741

(2)

Number of Mitochondria! Genomes in Yeast Cell Estimated According to a Simple Model

Kohta Suda, Toru Nishino

(Biological Laboratory, Nara University of Education, Nara 630, Japan) Akira Takano* and Akira Uchida

(Biology Division, College of General Education, KObe University, Kobe 657, Japan) (Received April 30, 1992)

Abstract

Yeast colonies formed after ethidium bromide treatment or ultraviolet light irradiation can be classi員ed by tetrazolmm overlay technique into three types : entirely red, entirely white and variegated colonies due to their respiratory ability. From the frequency of each colony type, the number of the mitochondrial genomes was estimated by using a simple model and was suggested to be unity in both diploid and haploid yeast cells.

Introductioil

The amount of mitochondria! DNA per cell in Saccharomyces cerevisiae has been observed to correspond to about 50 0r more molecules , while the genetic analyses revealed that the number of the genomes was, in most cases, less than ten ¥ Ethidium bromide (EB) treatment* and ultraviolet light (UV) irradiationlョcould induce, by virtue of the inactivation of the mitochondrial genomes, respiratory‑de丘cient (RD) mutant cells among respiratory‑sufficient (RS) wild type cells. Usually, according to respiratory ability, the colonies formed after a mutagenic treatment can be classified into entire‑red, entire‑white and variegated ones by TTC diagnosis . A variegated colony would arise from a cell or a colony forming unit which simultaneously harbors the damaged and un‑

damaged mitochondrial genomes produced by the mutagenic treatment. Therefore, when a high frequency of the variegated colonies is observed, it must reflect a large number of the genomes, and vice versa. Here we describe a simple approach to estimate the number of the mitochondria! genomes in Saccharomyces cerevisiae.

* Present address : Kitasenri High School, Suita, Osaka 565, Japan

1

(3)

Kohta Suda, Toru Nishino, Akira Takano and Akira Uchida

Materials and Methods

The strains used are shown in Table 1. Growth medium contained 1 % each of yeast extract, peptone and glucose. For plates, 2 % agar was added. All the procedures were done at 30℃ The cells in the early stationary phase were used. For EB treatment, the cells were washed twice and suspended in M/ 15 potassium phosphate buffer (pH

6.8) at 2×10 cells/ml. After EB (5 /zg/ml) was added to the cell suspension, the cells were withdrawn at every loth minute and plated on agar medium after appropriate dilutions. For UV irradiation, the cells were washed twice and suspended in the buffer at 2×10 cells/ml. A 15 W germicidal lamp as UV source was located 73 cm above the cell suspension. The cells were withdrawn at 30 seconds of UV irradiation and, subsequently, at every 15th second and plated. The colonies formed after 3 days were examined for viabilities and for colony types by TTC overlayid

Tablel. Yeast strains used Strain Genotype Origin C814‑40D

C814‑50B Sll E233A4

a, urai a, adel, thrA

a/a, adel/+, ura3/+, thr4/+

i/a, lys/lys, leu/leu, adeV+1+

suda and Uchida (1974)12' ibid

C814‑40D X C814‑50B Uchida etal. (1982)9)

Results and Discussion

Table 2 shows that the frequencies of entirely red and entirely white colonies formed after treatment with EB and UV in the four strains. The colony types; entire

‑red, entire‑white and variegated colonies were classified by TTC overlay '. In contrast to UV irradiation, EB treatment showed almost no decrease of viable cells was observed.

When a cell is subjected to a given dose of EB or UV, the mitochondrial genomes in the cell may randomly bear lethal lesions. The probability of a genome to have no lesions can be given by the Poisson distribution, namely, e m, where m is the average

number of the lesions per genome in the cell population. Let γ be the probability of a

lesion to be repaired before resumption of growth on the plate and the probability of the genome having no lesions is increased to e‑m(ト Thus, the fraction of the entire」・ed colonies 04) comprising only RS cells at the dose is given by

‑‑‑m(

A‑e卜r)n (1),

where n is the average number of the genomes in a cell. And the fraction of the entire

‑white colonies (β) comprising only RD cells is represented as

B‑ 〔1‑e‑m(トr)〕n (2).

(4)

Table 2. Fractions of entire‑red and entire‑white colonies formed after ethidium bromide treatment (a‑c) and ultraviolet light irradiation (d) in haploid (a, b) and diploid (c, d) strains, and the n values according to the equation in the text

(a) C814‑40D

o   o   o   o   o   o   蝪

I CM CO Tf LO IT)

O 

(T

CO

 t

‑ 

C<

1 

"

*

CX

CO

 L

CO

 C

CS

] 

CN

] o   o   o   o   o   o   o

4

CT

> 

^ 

CT

> 

t‑

 0

0 

CO

 L

O

O i‑I CO ID CD N t‑

o   o   o   o   o   o   o

CO CO LO CJi O LO CO

o   o   o   o 1   1   1   1   1   1   1

Red White

o   o   o   o   o   o   c

oq

 c

o 

**

lo

 <

x>

0.94    0.041 0.69    0.056 0.42    0.42 0.164    0.68 0.087    0.80 0.073    Oi 0.024    0.90

O ' f 1 4   L O   W   N   C O   i M

t >

‑ C M   C O   C O   C O

‑ ^ 1   1   1   1   1   1   1

(b) C814‑5QB

o   o   o   o   o   o   o

I   O a   C O

* L O   C T

>

0.90    0.051 0.77    0.104 0.31    0.45 0.139    0.56 0.071   0.75 0.037    0.75 0.024    0.83

O   C M   O   C O '

C s j   C O

"

^  

< L O   L O   C

‑   C O 1   1   1   1   1   1   1

(d) E233A4

Dose

(Sec) Red White Viability 0.99   0.004

30   0.85  0.044  0.73 45    0.70   0.103  0.37 60    0.58   0.21  0.187 75   0.49  0.36   0.096 90    0.42   0.38   0.043

en th co m ^ w

Tf

 t

}<

 c

o 

(M

 e

n 1   1   1   1   1   1

From the equation (1) and (2), we obtain

i ‑Aa/n> ‑Ba/x) ‑Q

(3).

The equation (3) has no relevance to EB and UV dose and to degree of the ability of repair at any dose. The solution for n of the equation at each dose will give the average number of the mitochondrial genomes in the cell.

The n values calculated according to the equation (3) are shown in the last column of the Table.

All the n values, independent of the mutagenic agents, do not exceed 2 , and there are no significant differences of the values between the diploid and haploid strains. As a factor which would lead to an overestimation of the n value, the cellular clumps, especially in the haploid strains, must be taken into account. The fact, however, that the n values remained rather constant against increasing dose of UV as seen in Table 2 (d) indicates little effect of the clumps on the values. On the other hand, as a factor(s) which would lower the n value, it seems possible that either damaged or undamaged

(5)

Kohta Suda, Toru Nishino, Akira Takano and Akira Uchida

genome might have a great advantage over the other of the distribution, duplication and /or degradation during the growth on the plate. Although the possibility, now being investigated, can not be excluded, the analysis here described suggests that the number of the genetically competent mitochondrial genomes would be equal to unity in both diploid and haploid yeast cells.

References

1 ) Grimes, G.W., Mahler, H.R., Perlman, P.S. (1974) J. Cell Biol. 61, 565.

2 ) Goldthwaite, C. D., Cryer, D. R., Marmur, J. (1974) Molec. gen. Genet. 133, 87.

3) Sherman, F. (1959) J. Cell. comp. Physiol. 54, 37.

4 ) Sugimura, T., Okabe, K., Imamura, A, (1966) Nature 212, 304.

5 ) Slonimski, P. P., Perrodin, G., Croft, J. H. (1968) Biochem. biophys. Res. Commun. 30, 232.

6 ) Birky Jr., C. W., Strausberg, R. L., Perlman, P. S., Foster, J. L. (1978) Molec. gen. Genet. 158, 251.

7) Uchida, A., Suda, K. (1978) Molec. gen. Genet. 165, 191.

8) Gingold, E.B. (1981) Curr. Genet. 3, 213.

9) Uchida, A., Takano, A., Suda, K. (1982) Curr. Genet. 6, 99.

10) Raut, C. (1954) J. Cell. comp. Physiol. 44, 463.

ll) Ogur, M, Sりohn, R., Nagai, S. (1957) Science 125, 928.

12) Suda, K., Uchida, A. (1974) Molec. gen. Genet. 128, 331.

参照

関連したドキュメント

Here we continue this line of research and study a quasistatic frictionless contact problem for an electro-viscoelastic material, in the framework of the MTCM, when the foundation

Then it follows immediately from a suitable version of “Hensel’s Lemma” [cf., e.g., the argument of [4], Lemma 2.1] that S may be obtained, as the notation suggests, as the m A

Table 1 contains the knot type, number of edges used, polygonal ropelength of the conformation after the min- imizing algorithm was run, and the computed upper bound for the

We remind that an operator T is called closed (resp. The class of the paraclosed operators is the minimal one that contains the closed operators and is stable under addition and

[Mag3] , Painlev´ e-type differential equations for the recurrence coefficients of semi- classical orthogonal polynomials, J. Zaslavsky , Asymptotic expansions of ratios of

The issue is that unlike for B ℵ 1 sets, the statement that a perfect set is contained in a given ω 1 -Borel set is not necessarily upwards absolute; if one real is added to a model

The number in the lower box in each row is the multiplicity for each tree when outdegree r ≥ 1 vertices are taken (r + 2)-ary. The 20 unordered rooted trees.. These trees are shown

Taking care of all above mentioned dates we want to create a discrete model of the evolution in time of the forest.. We denote by x 0 1 , x 0 2 and x 0 3 the initial number of